MgF2紅外透明陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、熱壓氟化鎂作為一種成熟的中波紅外窗口/整流罩材料，其應用范圍依然最廣，但由于在硬度、抗熱沖擊性能等方面的限制，其在高速飛行環(huán)境中的應用仍具有一定局限性。紅外透明陶瓷是一類新興紅外光學材料，由于具有高致密度、寬透射波段、高硬度和耐高溫等特性，在紅外成像與制導技術領域得到廣泛應用。本研究擬利用燒結技術制備氟化鎂紅外透明陶瓷來代替熱壓多晶氟化鎂，在保證其較高光學透過性的同時，提高硬度、抗熱沖擊等性能，以拓寬其應用領域。陶瓷材料的顯微結構在很大

2、程度上決定于粉體的性能，因此要制備高品質的陶瓷材料，合成性能優(yōu)異的前驅粉體是關鍵。本文首先采用直接沉淀法合成納米前驅粉體，系統(tǒng)研究了不同反應條件和稀土摻雜對粉體顯微結構的影響。隨后利用熱壓燒結法制備了MgF2紅外透明陶瓷，研究了燒結溫度等工藝參數(shù)對陶瓷顯微結構的影響，并對其光學性能及硬度等物理性能進行了分析。本文主要研究內容、方法和結果如下：
　　1.采用直接沉淀法制備了純MgF2納米粉體，通過 X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電鏡、粒度

3、分析儀和紅外光譜儀等分析手段研究了不同反應條件對MgF2納米粉體的結構、形貌、粒徑和紅外吸收光譜的影響。結果表明，陳化時間為3h，反應溶液濃度為1mol/L時所得粉體晶粒大小適中，結晶較為完整，分散性能較好，雜質含量最低。
　　2.在MgF2納米粉體中摻入稀土離子，對粉體的微孔結構有明顯的改善效果，且得到的粉體晶粒尺寸呈現(xiàn)減小趨勢。煅燒可以有效排除粉體內殘余水分，減少微孔，粉體燒結性能得到有效改善。
　　3.研究了燒結溫度對

4、所制陶瓷樣品的性能影響，900℃時，陶瓷樣品燒結充分，晶粒結晶完整，燒結體內看不到氣孔存在，有較高的致密度（98.74％）和硬度（5.55GPa），因此，900℃為更適宜的燒結溫度。
　　4.900℃燒結制備的陶瓷樣品經雙面拋光處理后，在可見光下呈現(xiàn)半透明性能。經不同波段透射光譜分析可知，其在紫外光譜范圍內完全不透過，在可見光波段，其透過率隨波長增加而升高，但不超過20％，因而只能表現(xiàn)為半透明性。在紅外波段，其在3.5-6μm范圍